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Wissenschaftlerinnen
und Wissenschaftler
haben ein neues
Einsatzfeld für Kopierpapier entdeckt:
Sie verwenden es in wieder
aufladbaren Lithium-Ionen-Batterien,
um die negative und positive Elektrode
räumlich und elektrisch voneinander
zu trennen. Das mit Nanopartikeln bedruckte
Papier sorgt dafür, dass die Batterien oder Akkus
besonders viel Energie speichern können und außerdem
lange halten. Nach ersten ermutigenden Forschungsergebnissen
startet im April dazu ein Projekt am OHM: Prof. Dr. Werner Jillek und sein
Team untersuchen verschiedene Papiersorten und Verarbeitungsmöglichkeiten.
In der STAEDTLER Stiftung ist man vom Erfolg seines Projekts
überzeugt: Es wird mit 39.000 Euro gefördert.
„Die Idee, mit Papier zu arbeiten, ist noch relativ neu“, erklärt Prof.
Dr. Werner Jillek aus der Fakultät Elektrotechnik Feinwerktechnik Informationstechnik.
„Die Struktur des Zellenaufbaus der Batterie wird beibehalten,
nur wird statt einer Separatorfolie aus lithiumionenleitendem
Kunststoff Papier verwendet. Das ist natürlich viel preisgünstiger und
umweltfreundlicher.“ In den Laboren der Ohm-Hochschule werden nun
unter Mitwirkung des Kompetenzzentrums Analytik, Nano- und Materialtechnik
(KAM) und seines Geschäftsführers Dr. Jens Helbig verschiedene
Papiersorten getestet.
Batterie wird „gedruckt“
Zum neuen Material kommt ein neues, ebenfalls preisgünstigeres
Herstellungsverfahren. Die Elektroden der Batterien und Akkus sollen direkt
auf den Separator aufgedruckt werden. Das geschieht mit Hilfe von
Nanopartikeln. „Auf diese Weise erreichen wir einen festen und dichten
Verbund zwischen Elektroden und Separator“, beschreibt Prof. Dr. Jillek
die Vorteile des neuen Verfahrens. „Beim späteren Laminieren der Batterie
muss also weniger Druck aufgewendet werden.“
Ziel des Forscherteams am OHM sind Batterien mit hoher spezifischer
Kapazität und Akkus, die kaum altern d.h. fast unbegrenzt wiederaufladbar
sind. Die prinzipielle Machbarkeit solcher Energiespeicher wurde
in jüngsten Veröffentlichungen der Stanford University in den USA
nachgewiesen.
Chancen für Studierende
Prof. Dr. Jillek hat sein Forschungsprojekt so konzipiert, dass auch
Studierende, die einen so genannten Forschungsmaster anstreben,
mitwirken können. Außerdem ist daran gedacht, auch Studierende
Georg-Simon-Ohm-Hochschule Nürnberg I 151
Die papiergestützte Batterie
ausländischer Partnerhochschulen in das Projekt
einzubeziehen, wie das bereits bei früheren
Projekten im Labor von Prof. Dr. Jillek üblich war.
Selbst eine Promotion in Kooperation mit der Universität
Erlangen-Nürnberg ist möglich, wie Prof. Dr. Jillek
betont. Infrastruktur und gute Kontakte sind vorhanden. Ein
namhafter Industriepartner hat signalisiert, dass er sich im Erfolgsfall
aktiv an Folgeprojekten beteiligen will.
Energiespeicher der Zukunft?
Im Vergleich zu anderen Batteriekonzepten hat die Lithium-Ionen-
Batterie erhebliche Vorteile. Sie ist das leistungsfähigste Batterie-Prinzip,
das es zurzeit am Markt gibt. Im Vergleich zur herkömmlichen Nickel-basierten
Batterie weist sie eine deutlich höhere Energiedichte auf
und muss nicht jedes Mal vollständig entladen werden. Lithium-Ionen-
Batterien bzw. -Akkus sind ein wichtiger Energiespeicher der Zukunft
und die Kerntechnologie für Elektromobilität. Durch den Einsatz von kostengünstigem
Papier als Separator kann ihre Bedeutung weiter zunehmen,
und es lassen sich neue Anwendungsbereiche erschließen.
Das Kompetenzzentrum Analytik,
Nano- und Materialtechnik (KAM)
Im Kompetenzzentrum Analytik, Nano- und Materialtechnik (KAM)
haben sich die Werkstoff-Spezialisten des OHM über Fakultätsgrenzen
hinweg zusammengeschlossen, denn die Entwicklung neuer Materialien
ist in den letzten Jahren immer mehr zu einer Querschnittstechnologie
geworden, die nur unter Beteiligung verschiedener Fachgebiete der Chemie,
Physik, Werkstofftechnik, Elektrotechnik, Maschinenbau und Verfahrenstechnik
bewältigt werden kann. Von der Analyse, Charakterisierung
und Prüfung von Rohstoffen, Materialien und Bauteilen bis hin zur
Entwicklung von neuen Materialien und Systemen stehen über das KAM
alle Expertisen und die Erfahrung im Bereich der Materialchemie und
Werkstofftechnologien zur Verfügung. Das Kompetenzzentrum wird aus
den Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE)
kofinanziert. ■
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Weitere Informationen:
Prof. Dr. Werner Jillek
werner.jillek@ohm-hochschule.de
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